Воздушное лазерное сканирование

Cтоимость услуги: от 50 руб. Срок: от 10

Лазерное сканирование, или лидарная съемка, это технология, позволяющая создать цифровую 3D-модель объекта на основе набора (облака) точек с определенными пространственными координатами. Для их получения используется лазерный сканер, который в процессе съемки записывает для каждой точки координаты (XYZ) и численный показатель интенсивности отраженного сигнала. Он зависит от свойств поверхности, на которую визируется лазерный луч.

Например, при лазерном сканировании леса, на каждой линии визирования луч пересекает препятствия, в результате чего отражается часть импульса. Первый отклик может быть получен за счет отражений от опор ЛЭП, следующий — от листвы дерева, и, наконец, последний, как правило, соответствует точке земля или другой поверхности, представляющей абсолютное препятствие для лазерного импульса.


Технология воздушного лазерного сканирования

Лазерное сканирование может выполняться с земли с перестановкой сканера. Это метод (НЛС, или наземное лазерное сканирование) применяется в закрытых наземных объектах небольшой площади (тоннели, пещеры). Он имеет малую производительность. Также ограниченно используется мобильное сканирование (МЛС) — съемка в непрерывном режиме с движущегося по земле или воде транспорта. Она не позволяет снять крыши и многие другие высотные объекты.


Наиболее широкое распространение получил метод ВЛС — воздушное лазерное сканирование с БПЛА, вертолетов, самолетов. По сравнению с обычной аэрофотосъемкой он дает точечную модель более высокой точности, а также способен отобразить детали рельефа даже под густым лесным массивом.

ВЛС применяется для картографирования линейных и площадных объектов в масштабах 1:500–1:5000. Его производительность составляет до 800 км съемки в день при ширине полосы в 2–3 км. Детальность отрисовки составляет 20–50 см, при этом воздушное лазерное сканирование дает точность в 5-8 см. Большинство современных моделей лазерных сканеров имеют встроенную видео- или фотокамеру, благодаря чему облако точек может быть окрашено в реальные цвета.




Принцип действия лазерных систем

Лазерная сканирующая система состоит из нескольких элементов:

  • лазерный сканер (работает как дальномер с разверткой на углы в одной плоскости);
  • БИНС — бесплатформенная инерциальная навигационная система (служит для внешнего ориентирования и позиционирования);
  • приемник ГЛОНАСС-GPS для определения положения сканера в пространстве;
  • система записи данных и управления съемкой;
  • видеокамеры, тепловизоры, другие сенсоры: ИК, УФ — для уточнения полученных данных.

Скорость съемки современных лазеров достигает 1 000 000 точки в секунду. Измерение расстояний основано на учете времени прохождения лазерного луча и внешнего положения всей системы. Полученные результаты настолько точны, что позволяет буквально «видеть» и измерять такие мелкие предметы, как, например, ручка двери, изолятор на линии ЛЭП и тому подобные объекты.


Лазерное сканирование с БПЛА

Среди воздушных носителей лазерного оборудования самым удобными и экономичными считаются беспилотные летальные аппараты. Лазерное сканирование дроном стало идеальным решением для обеспечения сверх детальных трехмерных покрытий любых территорий, включая городские массивы.


Преимущества БПЛА

  • Точный контроль пилотажа с применением комплекса INS/GPS.
  • Высокая маневренность, легкость управления с помощью джойстиков.
  • Несколько режимов пилотирования: автоматический полет, «зависание», ручное управление.
  • Высокая точность и детальность получаемых цифровых данных.
  • Простота транспортировки на место проведения работ.
  • Отсутствие необходимости в аэродромах, взлетных полосах.
  • Возможность применения в любых метеоусловиях, ночью.
  • Определение местоположения и формы объектов сложной структуры.
  • Высокая производительность и низкая стоимость работ.

Мощный толчок к развитию лазерного сканирования с беспилотников определило создание лазерных сканеров небольшого веса от 1,5 до 3 кг. Дополнительно дроны оснащаются фото-, многозональными камерами, компактными тепловизорами и гиперспектральными сканерами.


Области применения ВЛС с беспилотников

Сфера применения данных воздушного лазерного сканирования с БПЛА очень широка: от сельского хозяйства и проектирования в строительстве до геодезии и маркшейдерских работ. ВЛС успешно выполняет задачи изучения природных и промышленных территорий, которые ранее решались по более высокой цене и при более длительных циклах работ. Метод показал свою эффективность в следующих отраслях хозяйственной деятельности:

  • инженерно-топографические изыскания в строительстве;
  • автодорожная и железнодорожная отрасль;
  • документирование чрезвычайных ситуаций;
  • производство горных работ, маркшейдерия;
  • лесоустройство и таксация;
  • построение моделей городских территорий;
  • управление водными ресурсами и прибрежными территориями;
  • нефтегазовая промышленность.

В настоящее время большая часть картографической информации о территориях устарела, так как ее сбор и комплексный анализ проводился в 80- годы прошлого века. Воздушная лазерная съемка с БПЛА позволяет получить актуальные данные, необходимые для текущего планирования градостроительства, землепользования и ресурсопользования.

Схема применения ВЛС для решения хозяйственных задач.



Организация лазерного сканирования с дрона


Для выполнения работ в сфере крупномасштабного картирования территорий и создания трехмерных моделей местности и рельефа требуется комплекс навыков: от организации и планирования полетов до знания геодезии и САПР, а также необходимая материально-техническая база и специальное программное обеспечение. В организации работ модно выделить четыре основных этапа.

Получение разрешений на воздушные работыПолучение разрешений на воздушные работы
Обследование пунктов ГГСОбследование пунктов ГГС
Создание планово-высотного обоснованияСоздание планово-высотного обоснования
Полет над территорией изысканийПолет над территорией изысканий
Полевое дешифрирование материаловПолевое дешифрирование материалов
Контрольный просмотрКонтрольный просмотр
Камеральная обработкаКамеральная обработка
Подготовка тех. отчетаПодготовка тех. отчета

Организационный:

  • оформление разрешений на проведение полетов;
  • подготовка сканирующей системы;
  • организация сети базовых станций Глонасс;
  • оборудование БПЛА необходимыми приборами.
  • составление плана полетов и разработка режимов съемки.

Съемочный:

  • настройка и калибровка системы: лазерного сканера, фотокамер;
  • инициализация оборудования в навигационной системе и ГЛОНАСС-GPS;
  • плановые полеты и сбор данных для построения облака точек;
  • сбор информации с бортовых накопителей и наземных станций;
  • предварительная оценка полноты и качества полученной информации.

Статистический:

  • уточнение траектории движения сканера, координат и углов разворота;
  • расшифровка и привязка ТЛО (точек лазерного отражения) к земной поверхности;
  • построение матрицы высот с использованием метода интерполяции;
  • перенос данных в систему графической обработки.

Камеральный:

  • классификация и сегментация ТЛО;
  • расчет высоты объектов, определение уровня земной поверхности;
  • построение цифровой модели рельефа по точкам лазерных отражений класса «Земля»;
  • создание ортофотоплана, нанесение контуров и границ объектов;
  • построение цифровой модели рельефа (ЦМР);
  • отображение высот ТЛО и форм рельефа на плане;
  • уточнение плана и оценка его точности;
  • создание тематических ГИС-слоев, предусмотренных проектом.




Конечный результат определяется поставленной задачей и плановой точностью проведения лазерного сканирования с беспилотника. Как правило, лидарные данные дополняются результатами дешифрирования аэрофотоснимков, используются для создания высотной части плана и получения количественных характеристик объектов.

Аэрофотосъемка с беспилотников (самолетов и мультироторных судов) используется как основной метод создания цифровых топографических карт крупного масштаба. БПЛА оснащены профессиональными геодезическими приемниками L1/L2 GNSS RTK/PPK (определяют центр фотографирования до 3 см). Фотограмметрическая обработка данных производится в автоматическом режиме и на выходе дает:

  • детализированные цифровые модели ландшафта и рельефа;
  • плотное облако точек, позволяющее выделить на земной поверхности отдельные объекты: растительные массивы, здания, сооружения, дороги;
  • возможность построения 3D-моделей.

АФС существенно снижает расходы на создание топографических планов, сокращая объемы полевых работ и срок их проведения. За один полетный день квадракоптер способен заснять около 40 га площадей, а при необходимости для аэрофотосъемки привлекаются самолеты, производительность которых достигает 400 га/день.


Сделанные фотографии обрабатываются в камеральных условиях с применением специального ПО. В результате выдается ортофотоплан высокого разрешения и цифровая модель местности с привязкой к выбранной системе координат.


Чтобы заказать услуги аэрофотосъемки местности в «Сервис Гео», достаточно обратиться в компанию по телефону и поставить задачу в самом общем виде. Квалифицированные опытные специалисты расскажут, какие материалы им потребуются для проведения съемки, оценят коммерческую составляющую проекта. Окончательная цена определяется в процессе составления технического здания, спецификации и сметы работ.

Телефон

Необходима консультация?

Оставьте заявку и мы свяжемся с вами. Консультация бесплатная.